日本理化學(xué)研究所正在開發(fā)只要改變光的偏振就能實(shí)現(xiàn)變焦的焦距可變透鏡。

日本理化學(xué)研究所光量子光學(xué)研究中心光子操作功能研究組的田中拓男領(lǐng)導(dǎo)的國際共同研究小組開發(fā)出了一種利用光的偏振控制焦距的透鏡。本研究成果有望對超小型數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)顯微鏡、光學(xué)傳感器等小型高性能光學(xué)儀器的開發(fā)做出貢獻(xiàn)。

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可以在光偏振方向上控制焦距的超透鏡

此次，國際共同研究小組成功開發(fā)出只要改變?nèi)肷涔獾钠�振方向，就能改變焦距的透鏡。透鏡是由比光的波長還要細(xì)小的納米級(jí)人工構(gòu)造構(gòu)成的透鏡，厚度只有750納米的極薄透鏡。他們將構(gòu)成該透鏡的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成只對特定光的偏振作出響應(yīng)，通過改變光的偏振方向，成功地實(shí)現(xiàn)了透鏡的焦距的自由變化。

到目前為止，能夠改變焦距的鏡頭主要是由多枚鏡片組成光學(xué)系統(tǒng)，通過機(jī)械改變鏡片之間的距離來確定有效焦距。隨著光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜化和大型化，有這樣的課題。國際共同研究小組利用只對特定光的偏振做出響應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)，開發(fā)出了只要改變光的偏振就能改變焦距的新型焦距可變透鏡。

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變焦距超透鏡結(jié)構(gòu)

在該可變焦距透鏡中，具有僅對具有特定方向偏振的光作偏振響應(yīng)的各向異性特性的納米結(jié)構(gòu)。該納米結(jié)構(gòu)由長方體的氮化鎵(GaN)構(gòu)成，如果寬度(W)和深度(L)等尺寸發(fā)生變化，就可以改變光波照射時(shí)賦予光波的相位(圖1a)。此外，通過在特定方位排列W和L不同的非對稱結(jié)構(gòu)，可以僅對某一方向的偏振施加相位偏差。

如果利用該技術(shù)的鏡頭得以投產(chǎn)，也許智能手機(jī)的相機(jī)將會(huì)實(shí)現(xiàn)飛躍性的進(jìn)化。用這個(gè)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)什么程度的畫質(zhì)也令人期待。

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